CN115726314B - 一种海岸消浪装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明用于海岸工程结构技术领域，特别涉及一种海岸消浪装置及系统，海岸消浪装置，包括基座，内部设有动力部件；消浪球，消浪球通过锚索与动力部件连接，消浪球内部设有加热装置；传感器，设在消浪球内部，传感器与动力部件控制连接；GNSS模块，安装在消浪球内部；消浪带，可拆卸安装在消浪球上，消浪带与加热装置连接，海岸消浪系统，包括以上任一海岸消浪装置，海岸消浪装置设有多个，各个海岸消浪装置的基座铺设在近海斜坡地形上，各个海岸消浪装置的消浪球以及消浪球上的消浪带形成连携式的消浪区域，由于消浪球可以通过动力部件来控制，所以这种消浪系统在实现较好的消浪性能的同时还具有良好的操纵性。

Description

一种海岸消浪装置及系统

技术领域

本发明用于海岸工程结构技术领域，特别是涉及一种海岸消浪装置及系统。

背景技术

我国大部分河湖自然岸线应生产生活需求被改造为直立硬质堤岸，对原生态环境造成了巨大影响，严重破坏了生态平衡；我国海岸带海洋资源丰富，虽然面积仅占陆地面积13％，但居住人口却占我国总人口的41％，长期以来一系列人类活动以及自然灾害加剧了对海岸的侵蚀与破坏。为了减弱波浪对河堤以及湖、海岸的侵蚀与冲击，消浪技术的研究与发展尤为重要。我国岸线整治防波的主要措施有石坝消浪技术、桩式消浪技术、植物消浪技术、浮式消浪技术和筏式消浪技术，块石消浪、混凝土异型块体消浪、护面加糙消浪、消浪平台、潜堤与防波堤。这些消浪技术普遍的缺点操纵性差，无法做到有效的控制。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种海岸消浪装置及系统，所采用的技术方案如下。

一种海岸消浪装置，包括

基座，所述基座用于铺设在近海斜坡地形上，所述基座内部设有动力部件；

消浪球，所述消浪球用于浮在水面，所述消浪球通过锚索与所述动力部件的动力输出端连接，所述消浪球内部设有加热装置；

传感器，所述传感器设在所述消浪球内部，所述传感器与所述动力部件控制连接；

GNSS模块，所述GNSS模块安装在所述消浪球内部；

消浪带，所述消浪带可拆卸安装在所述消浪球上，所述消浪带与所述加热装置连接，所述消浪带能够根据温度变化进行伸缩。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述消浪带包括带体和装配筒，所述带体安装在所述装配筒上，所述带体的内部为镂空结构，所述带体内部与所述装配筒相通，所述带体内部设有导热装置。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述消浪球包括第一球壳和第二球壳，所述第一球壳的开口侧边缘设有第一环形安装板，所述第二球壳的开口侧边缘设有第二环形安装板，所述第一环形安装板与所述第二环形安装板可拆卸连接。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述第一球壳上环向分布有多个第一安装孔，所述装配筒装配在所述第一安装孔中。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述第二球壳上环向分布有多个第二安装孔，所述第二安装孔中安装有气囊。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述基座上设有凹槽，所述凹槽用于容纳所述消浪球。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述基座内部设有空腔，所述空腔与所述凹槽相通，所述动力部件安装在所述空腔中。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述基座内部设有螺旋通道，所述螺旋通道连通所述凹槽和所述空腔，连接所述消浪球和所述动力部件的锚索穿设在所述螺旋通道中。

根据本发明的另一些实施例的海岸消浪装置，所述消浪球上安装螺旋桨流速仪。

一种海岸消浪系统，包括以上任意一项所述海岸消浪装置，所述海岸消浪装置设有多个，各个所述海岸消浪装置的基座铺设在近海斜坡地形上，各个所述海岸消浪装置的消浪球以及消浪球上的消浪带形成连携式的消浪区域。

本发明实施例的海岸消浪系统至少具有如下有益效果：当需要消浪作业时，控制各个海岸消浪装置的动力部件，使得动力部件放开消浪球，消浪球会漂浮在海面，各个海岸消浪装置的消浪球以及消浪球上的消浪带组成连携式的消浪区域，可以很好地模拟植物消浪，其中传感器用于监测靠近消浪球的物体，并向动力部件反馈信息，保证消浪球能够被及时收回以免与靠近的物体发生碰撞导致消浪球的损耗，GNSS模块对水深、波浪等要素指标进行测量，利用GNSS导航定位卫星对目标区域实施监控，通过卫星传播与发出的信号来实现消浪装置的定位、测速、授时等功能，当不需要消浪作业时，动力部件带动锚索，使得锚索将消浪球带到基座上固定，由于消浪球可以通过动力部件来控制，所以这种消浪系统在实现较好的消浪性能的同时还具有良好的操纵性，能够实现很好的控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的海岸消浪装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的中消浪球与螺旋桨流速仪的连接关系示意图；

图3是本发明一个实施例中消浪球与消浪带的连接关系示意图；

图4是本发明一个实施例中消浪球的内部结构与消浪带的连接关系示意图；

图5是本发明一个实施例中消浪带的结构示意图；

图6是本发明一个实施例中平板型阶梯基座的示意图；

图7是本发明一个实施例中基座通过钢架支撑成水平的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

我国大部分河湖自然岸线应生产生活需求被改造为直立硬质堤岸，对原生态环境造成了巨大影响，严重破坏了生态平衡；我国海岸带海洋资源丰富，虽然面积仅占陆地面积13％，但居住人口却占我国总人口的41％，长期以来一系列人类活动以及自然灾害加剧了对海岸的侵蚀与破坏。为了减弱波浪对河堤以及湖、海岸的侵蚀与冲击，消浪技术的研究与发展尤为重要。我国岸线整治防波的主要措施有石坝消浪技术、桩式消浪技术、植物消浪技术、浮式消浪技术和筏式消浪技术，块石消浪、混凝土异型块体消浪、护面加糙消浪、消浪平台、潜堤与防波堤。这些消浪技术普遍的缺点操纵性差，无法做到有效的控制。

参见图1至图7，本申请提供了一种海岸消浪装置，包括基座100、消浪球200、传感器300、GNSS模块400和消浪带500，基座100用于铺设在近海斜坡地形上，基座100内部设有动力部件101，消浪球200用于浮在水面，消浪球200通过锚索600与动力部件101的动力输出端连接，消浪球200内部设有加热装置201，消浪带500可拆卸安装在消浪球200上，消浪带500与加热装置201连接，消浪带500能够根据温度变化进行伸缩，传感器300设在消浪球200内部，传感器300与动力部件101控制连接，GNSS模块400安装在消浪球200内部。

基座100铺设于近海斜坡地形处，可根据不同地区海岸水下地形斜坡角度设置不同的阶梯样式，由缓坡至陡坡可依次分为平板型阶梯、块状阶梯和柱状阶梯，通过改变基座100结构及布设以应对水下地形对工程实施带来的影响。

预设区域的海底比降小于千分之一时采用平板型阶梯基座。

具体的，参见图6，平板型阶梯基座适用于海岸地形平缓的地区，由于适用区域的海底比降十分小，平板型基座以长—千米级、宽—千米级、高—一米级为基准进行铺设，并由若干单位化平板型基座组成，单位平板型基座尺寸为长10m、宽10m、高1m，可根据所在区域岸线长度、形状与海底地形适当增加平板型基座的长度、宽度和高度，其中长度指沿岸线方向。此外，向海端基座100可用钢架103作为支撑以保持基座100整体水平。

预设区域的海底比降大于千分之一但小于百分之一时采用块状阶梯型基座。

具体的，块状阶梯型基座适用于海岸地形有一定坡度但总体较为平缓的地区，块状基座以长—五百米级、宽—五百米级、高—一米级为基准进行铺设，块状阶梯型基座由若干单位化块状基座组成，单位块状基座尺寸为长5m、宽5m、高1m，块状基座内较大的空间可以容纳更长的锚索600，安装作业水深相较于平板型基座有一定的提升。可根据所在区域岸线长度、形状与海底地形适当增加块状基座的长度、宽度和高度，其中长度指沿岸线方向。向海端基座可用钢架作为支撑以保持基座100整体水平。

预设区域的海底比降大于百分之一时采用柱状阶梯型基座。

具体的，柱状阶梯型基座适用于海岸地形坡度较大的地区，柱状阶梯型基座整体由若干柱状基座拼接而成，单位块状基座尺寸为长5m、宽5m、高度随水深逐渐增加，柱状阶梯型基座狭长的基座构造使得内部可以容纳足够的锚索600支撑消浪球200的运转。向海端基座可用钢架作为支撑以保持基座整体水平。

消浪球200包括第一球壳210和第二球壳220，第一球壳210的开口侧边缘设有第一环形安装板211，第二球壳220的开口侧边缘设有第二环形安装板221，第一环形安装板211与第二环形安装板221可拆卸连接。

具体的，第一环形安装板211上开设有多个环向间隔布置的第一螺栓孔，第二环形安装板221上开设有多个环向间隔布置的第二螺栓孔，安装过程中，将第一球壳210和第二球壳220的开口相对，使得第一环形安装板211与第二环形安装板221对齐，然后将连接螺栓穿设在对齐的第一螺栓孔和第二螺栓孔中拧紧固定。

传感器300在第一球壳210内部的顶部，传感器300设有多个，各个传感器300分布在第一球壳210内部顶部的不同方位，用来监测靠近消浪球200的物体并向动力部件101反馈信息。

GNSS模块400安装在消浪球200中部，用来对水深、波浪等要素指标进行测量。

在一些实施例中，消浪带500包括带体510和装配筒520，带体510安装在装配筒520上，带体510的内部为镂空结构，带体510内部与装配筒520相通，带体510内部设有导热介质。

具体的，消浪带500采用热致感应形状记忆高分子材料与导热高分子材料，在制作消浪带500时，带体510内部镂空，带体510内部注入导热性良好的导热介质，再将其密封，带体510制成螺旋带状，带体510在较低温环境下处于收缩状态。

在一些实施例中，第一球壳210上环向分布有多个第一安装孔，装配筒520装配在第一安装孔中。

具体的，第一球壳210用于露出在水面，各个第一安装孔环向间隔分布在第一球壳210的中部，安装过程中，将消浪带500上的装配筒520装配到第一安装孔，使得每个第一安装孔中均安装一条消浪带500。

加热装置201为设在消浪球200中部的加热电机，加热电机与带体510内部的导热介质通过电热丝202连接起来，通过加热电机控制回路电流对电热丝202的功率进行控制。进行消浪作业时，增大电热丝202的功率来对消浪带500内的导热介质进行加热，使消浪带500舒展呈水草状，闲置时，带体510恢复成原来的弹簧状。通过以上方法可实现消浪带500的远程控制长度伸缩。

为了达到控制消浪球200的作业水深的目的，在一些实施例中，消浪球200上设有气囊。

具体的，第二球壳220上环向分布有多个第二安装孔，第二安装孔中可拆卸安装有气囊。各个第二安装孔环向间隔分布在第二球壳220的中部，通过在第二安装孔中安装气囊实现调节消浪球200的在水面漂浮深度的作用。

在一些实施例中，第二球壳220的底部设有通孔222，第二球壳220内部的底部设有卡槽223，锚索600的一端设有卡板，锚索600穿设在通孔222中，卡板装配在卡槽223中，从而使得锚索600与消浪球200连接。

考虑海岸涨落潮期，海流的流向变化，为了使消浪装置的消浪效应维持在最大值，在一些实施例中，消浪球200上安装螺旋桨流速仪700。

具体的，螺旋桨流速仪700通过螺杆固定在第一环形安装板211和第二环形安装板221上，波浪带动的水流作用于螺旋桨流速仪700的螺旋桨时，螺旋桨产生旋转形成水力螺距，当螺旋桨轴线与水流运动方向不一致时，水力螺距推动螺旋桨运动至螺旋桨轴线与水流方向一致，从而使得螺旋桨流速仪700可以在波浪朝向改变时带动消浪球200适应波浪朝向。

在一些实施例中，基座100内部设有空腔203，动力部件101安装在空腔203中。

为了方便收纳消浪球200，在一些实施例中，基座100上设有凹槽204，凹槽204与空腔203相通，凹槽204用于容纳消浪球200。

具体的，凹槽204为开设在基座100上表面的半球形槽，每个基座100上均阵列分布有多个凹槽204，各个凹槽204之间间隔一定的距离，当不需要消浪工作时，动力部件101回收锚索600，使得锚索600牵引消浪球200到凹槽204中，当需要消浪工作时，动力部件101放开锚索600，使得消浪球200漂浮到水面。

在一些实施例中，基座100内部设有螺旋通道102，螺旋通道102连通凹槽204和空腔203，连接消浪球200和动力部件101的锚索600穿设在螺旋通道102中，螺旋通道102的长度更长能够存放更多的锚索600。

本申请还提供了一种海岸消浪系统，包括以上任意一项海岸消浪装置，海岸消浪装置设有多个，各个海岸消浪装置的基座100铺设在近海斜坡地形上，各个海岸消浪装置的消浪球200以及消浪球200上的消浪带500形成连携式的消浪区域。

当需要消浪作业时，控制各个海岸消浪装置的动力部件101，使得动力部件101放开消浪球200，消浪球200会漂浮在海面，各个海岸消浪装置的消浪球200以及消浪球200上的消浪带500组成连携式的消浪区域，可以很好地模拟植物消浪，其中传感器300用于监测靠近消浪球200的物体，并向动力部件101反馈信息，保证消浪球200能够被及时收回以免与靠近的物体发生碰撞导致消浪球200的损耗，GNSS模块400对水深、波浪等要素指标进行测量，利用GNSS导航定位卫星对目标区域实施监控，通过卫星传播与发出的信号来实现消浪装置的定位、测速、授时等功能，当不需要消浪作业时，动力部件101带动锚索600，使得锚索600将消浪球200带到基座100的凹槽204上固定，由于消浪球200可以通过动力部件101来控制，所以这种消浪系统在实现较好的消浪性能的同时还具有良好的操纵性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种海岸消浪装置，其特征在于：包括

基座，所述基座用于铺设在近海斜坡地形上，所述基座内部设有动力部件；

消浪球，所述消浪球用于浮在水面，所述消浪球通过锚索与所述动力部件的动力输出端连接，所述消浪球内部设有加热装置；

传感器，所述传感器设在所述消浪球内部，所述传感器与所述动力部件控制连接；GNSS模块，所述GNSS模块安装在所述消浪球内部；

消浪带，所述消浪带可拆卸安装在所述消浪球上，所述消浪带与所述加热装置连接，所述消浪带能够根据温度变化进行伸缩。

2.根据权利要求1所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述消浪带包括带体和装配筒，所述带体安装在所述装配筒上，所述带体的内部为镂空结构，所述带体内部与所述装配筒相通，所述带体内部设有导热装置。

3.根据权利要求2所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述消浪球包括第一球壳和第二球壳，所述第一球壳的开口侧边缘设有第一环形安装板，所述第二球壳的开口侧边缘设有第二环形安装板，所述第一环形安装板与所述第二环形安装板可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述第一球壳上环向分布有多个第一安装孔，所述装配筒装配在所述第一安装孔中。

5.根据权利要求3所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述第二球壳上环向分布有多个第二安装孔，所述第二安装孔中安装有气囊。

6.根据权利要求1所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述基座上设有凹槽，所述凹槽用于容纳所述消浪球。

7.根据权利要求6所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述基座内部设有空腔，所述空腔与所述凹槽相通，所述动力部件安装在所述空腔中。

8.根据权利要求7所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述基座内部设有螺旋通道，所述螺旋通道连通所述凹槽和所述空腔，连接所述消浪球和所述动力部件的锚索穿设在所述螺旋通道中。

9.根据权利要求1所述的海岸消浪装置，其特征在于：所述消浪球上安装螺旋桨流速仪。

10.一种海岸消浪系统，其特征在于：包括权利要求1至9中任意一项所述海岸消浪装置，所述海岸消浪装置设有多个，各个所述海岸消浪装置的基座铺设在近海斜坡地形上，各个所述海岸消浪装置的消浪球以及消浪球上的消浪带形成连携式的消浪区域。